《鴻蒙機(jī)器人編程》課件-8-實(shí)踐課-動手編譯及運(yùn)行第一個ROS程序

實(shí)踐課-

動手編譯及運(yùn)行第一個ROS程序課程介紹課程內(nèi)容：講解Turtlesim功能包文件結(jié)構(gòu)核心代碼簡單解讀動手編譯Turtlesim動手運(yùn)行ROS節(jié)點(diǎn)，控制小烏龜運(yùn)動目的：掌握功能包的編譯與運(yùn)行掌握rostopic和rosservice命令行工具的使用通過rostopic和rosservice工具了解topic和service的工作機(jī)理2?NXROBO2022TurtleSim運(yùn)行效果3?NXROBO2022Turtlesim功能包文件結(jié)構(gòu)功能包下主要有images、include、launch、msg、srv、src、tutorials活頁夾及CMakeLists.txt和package.xml文件。Images--海龜圖片，用于程序加載和顯示Include--功能包頭文件launch

--啟動的配置文件msg、srv--topic和service的數(shù)據(jù)類型定義文件src--海龜繪制的源代碼文件tutorials--控制海龜運(yùn)動的源代碼文件4?NXROBO2022Turtlesim功能包邏輯結(jié)構(gòu)功能包共有四個node：turtlesim_node：用來繪制窗口及turtlesim，并通過topic和service提供了控制turtlesim的相關(guān)接口；teleop_turtle_key：利用turtlesim的相關(guān)接口用鍵盤控制turtlesim的運(yùn)動；draw_square：利用相關(guān)接口控制turtlesim給出矩形軌跡；mimic：提供了復(fù)制海龜運(yùn)動的接口。后三個node是控制turtlesim的三種方式示例，放在tutorials文件夾。5?NXROBO2022TurtleApp類節(jié)點(diǎn)turtlesim_node的入口在turtlesim.cpp中通過QApplication的繼承類TurtleApp實(shí)現(xiàn)QT程序的初始化，并完成了node的初始化；創(chuàng)建TurtleFrame對象，顯示窗口；最后通過QApplication::exec()進(jìn)入事件循環(huán)。node的實(shí)例化使用了boost的智能指針，因?yàn)樵诎瑱nturtle_frame.h中已經(jīng)進(jìn)行了對NodeHandle實(shí)例化，所以此處使用了reset()，以保證智能指針的正常自動銷毀。使用智能指針保證了NodeHandle同一實(shí)例對象在TurtleFrame類中的正常使用。6?NXROBO2022TurtleFrame類TurtleFrame繼承自QFrame類，實(shí)現(xiàn)有框架的窗口部件其主要作用是窗口部件與事件管理、海龜圖片加載顯示提供了clear、reset、spawn、kill四個service用來提供海龜?shù)纳膳c銷毀等操作調(diào)用接口。7?NXROBO2022TurtleFrame類——clear服務(wù)實(shí)現(xiàn)clearCallback通過調(diào)用clear函數(shù)，用預(yù)定的背景色重繪窗口。但并未對海龜圖片作任何操作，也就是說只重置背景及清除海龜運(yùn)動軌跡。8?NXROBO2022TurtleFrame類——reset服務(wù)實(shí)現(xiàn)resetCallback先清空存放海龜對象的map，再重新生成海龜，最后調(diào)用clear函數(shù)。9?NXROBO2022TurtleFrame類——spawn服務(wù)實(shí)現(xiàn)spawnCallback通過spawnTurtle函數(shù)以服務(wù)調(diào)用請求的位置、朝向及名字參數(shù)生成海龜。此處會對海龜命名重名給出出錯提示。10?NXROBO2022TurtleFrame類——kill服務(wù)實(shí)現(xiàn)killCallback就是刪除指定名的海龜，實(shí)際是通過key清除存放海龜對象map的相應(yīng)條目，調(diào)用update()實(shí)現(xiàn)重繪。11?NXROBO2022TurtleFrame類——QT繪制事件QT繪制事件通過update()手動觸發(fā)或窗口變動自動觸發(fā)，然后通過重寫的paintEvent虛函數(shù)槽實(shí)現(xiàn)繪制12?NXROBO2022TurtleFrame類——ROS事件ROS事件通過QT的信號槽機(jī)制以16ms為周期進(jìn)行用onupdate()函數(shù)槽實(shí)現(xiàn)13?NXROBO2022實(shí)際上海龜?shù)倪\(yùn)動是通過海龜圖片的平移與旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的。具體代碼在Turtle類中，共有一個訂閱的TOPIC、兩個發(fā)布的TOPIC及三個SERVICE。訂閱的TOPIC為：cmd_velcmd_vel：訂閱海龜控制的速度信息。發(fā)布的TOPIC為：pose、color_sensorpose：發(fā)布海龜?shù)奈恢?、朝向、及線速度和角速度color_sensor：發(fā)布海龜?shù)讓拥念伾齻€服務(wù)為：set_pen、teleport_relative、teleport_absoluteset_pen：為設(shè)置畫筆顏色及寬度的服務(wù)接口teleport_relative：以相對位置控制海龜運(yùn)動teleport_absolute：以絕對位置控制海龜運(yùn)動14?NXROBO2022Turtle類Turtle類turtle對象創(chuàng)建中，同時以生成的海龜名為參數(shù)對NodeHandle進(jìn)行了實(shí)例化，所以上面提到的發(fā)布的TOPIC及提供的SERVICE都是有海龜名這個命名空間的。15?NXROBO2022package.xml和Cmakelist.txt16?NXROBO2022編譯turtlesim在終端上，利用cd命令進(jìn)入工作空間，然后用catkin_make編譯

或17?NXROBO2022$cd~/catkin_ws

$catkin_make$cd~/catkin_ws$catkin_make-DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES=“turtlesim”實(shí)操示例查看發(fā)布的TOPIC及其數(shù)據(jù)和提供的服務(wù)，rostopic和rosservice工具讓海龜作圓周運(yùn)動(可使用rqt工具)：

生成新的海龜(可使用rqt工具)：啟動鍵盤控制：18rostopicpub/turtle1/command_velocityturtlesim/Velocity-r1--2.0-1.8roservicecallspawn330myturtlerosrunturtlesimturtle_teleop_key?NXROBO2022實(shí)操示例-海龜跟隨launch文件<launch> <groupns="turtlesim1"> <nodepkg="turtlesim"name="sim"type="turtlesim_node"/> </group> <groupns="turtlesim2"> <nodepkg="turtlesim"name="sim"type="turtlesim_node"/> </group> <nodepkg="turtlesim"name="mimic"type="mimic"> <remapfrom="input"to="turtlesim1/turtle1"/> <remapfrom="output"to="turtlesim2/turtle1"/> </node> <nodepkg="turtlesim"name="turtle_teleop_key"type="turtle_teleop_key"> <remapfrom="/turtle1/cmd_vel"to="/turtlesim1/turtle1/cmd_vel"/> </node> </launch>19?NXROBO202